低能耗高效率的合成氨技术开发是实现氨燃料化利用的基础。探索新型合成氨技术是该领域研究热点之一。
回答下列问题:
(1)哈伯合成氨在较高温度下以氢气做氢源,氢气可由天然气制备。
CH4(g)+H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
下表列出了几种化学键的键能:
①298K时,上述反应的ΔH =_______
②为提高CH4的平衡转化率,可采用的措施是_______
A.使用合适的催化剂 B.采用较高的温度 C.采用较高的压强 D.延长反应时间
③在1L刚性密闭容器中充入0.2molCH4和1.0mol H2O进行反应,加热时容器内温度升高。当温度升高至900K,若容器内n(CO)=0.1mol,此时反应_______ (填“正向进行”“逆向进行”“处于平衡状态”),若保持900K,达到平衡时再往容器内充入0.1molHe,v正_______ (填“增大”“减小”“不变”)(已知:900K时反应的平衡常数为1.2)
(2)催化剂的选择是合成氨的核心技术之一,使用催化剂1或催化剂2合成氨,产氨速率与温度的关系如图。
①根据由图判断,活化能Ea1_______ Ea2(填“>”“=”“<”,下同)
②使用催化剂1或催化剂2时,合成氨的ΔH1_______ ΔH2
(3)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线,如图是电催化合成氨装置示意图。
①a电极应该连接电源_______ 极。
②电催化合成氨的化学方程式为_______ 。
回答下列问题:
(1)哈伯合成氨在较高温度下以氢气做氢源,氢气可由天然气制备。
CH4(g)+H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
下表列出了几种化学键的键能:
化学键 | H-H | C-H | H-O | C O |
键能kJ/mol | 436 | 413 | 467 | 1072 |
②为提高CH4的平衡转化率,可采用的措施是
A.使用合适的催化剂 B.采用较高的温度 C.采用较高的压强 D.延长反应时间
③在1L刚性密闭容器中充入0.2molCH4和1.0mol H2O进行反应,加热时容器内温度升高。当温度升高至900K,若容器内n(CO)=0.1mol,此时反应
(2)催化剂的选择是合成氨的核心技术之一,使用催化剂1或催化剂2合成氨,产氨速率与温度的关系如图。
①根据由图判断,活化能Ea1
②使用催化剂1或催化剂2时,合成氨的ΔH1
(3)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线,如图是电催化合成氨装置示意图。
①a电极应该连接电源
②电催化合成氨的化学方程式为
更新时间:2021-01-27 15:36:14
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【推荐1】捕集的技术对解决全球温室效应意义重大。回答下列问题。
(1)国际空间站处理的一个重要方法是将还原,所涉及的反应方程式为:几种化学键的键能如表所示:
则______ 。
(2)将还原为,是实现资源化利用的有效途径之一。装置如图所示:
①的移动方向为______ (填“自左至右”或“自右至左”);d电极的电极反应式为____________ 。
②若电源为清洁燃料电池,当消耗0.1mol燃料时,离子交换膜中通过______ mol,该清洁燃料电池中的正极反应式为____________ 。
(3)CaO可在较高温度下捕集。热分解可制备CaO,加热升温过程中固体的质量变化如图。
则400~600℃时分解得到的气体产物是______ (填化学式),写出800∼1000℃范围内分解反应的化学方程式:__________________________________________ 。
(1)国际空间站处理的一个重要方法是将还原,所涉及的反应方程式为:几种化学键的键能如表所示:
化学键 | ||||
键能/kJ⋅mol | 413 | 436 | a | 745 |
(2)将还原为,是实现资源化利用的有效途径之一。装置如图所示:
①的移动方向为
②若电源为清洁燃料电池,当消耗0.1mol燃料时,离子交换膜中通过
(3)CaO可在较高温度下捕集。热分解可制备CaO,加热升温过程中固体的质量变化如图。
则400~600℃时分解得到的气体产物是
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【推荐2】研究化学反应过程中能量的转化对于实际生产具有重要的意义。
(1)化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的,下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化:
①该反应为
②该反应中反应物的总能量
③该反应中,每生成1 mol NO(g),放出(或吸收)热量
(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示,a、b均为惰性电极。
①使用时,空气从
②假设使用的“燃料”是氢气(H2),a极的电极反应式为
③若电池中氢气(H2)通入量为224 mL(标准状况),且反应完全,则理论上通过电流表的电量为
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【推荐3】I.生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化,请根据有关知识回答下列问题:
(1)“即热饭盒”给人们生活带来方便,它可利用下面_______ (填字母)反应释放的热量加热食物。
A.生石灰和水 B.浓硫酸和水 C.氯化铵和碱石灰
(2)已知:2mol与足量充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量。
①该反应的能量变化可用图_______ (填字母)表示。
②写出燃烧热的热化学反应方程式:_______ 。
(3)表中是部分共价键的键能。
根据表中的数据写出工业合成氨的热化学反应方程式:_______ 。
II.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及其化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(4)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
则M、N相比,较稳定的是_______ 。
(5)已知的燃烧热为, ,则a_______ 726.5(填“<”“>”或“=”)。
(6)使和通过灼热的炭层,生成HCl和,当有1mol参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应生成1mol时的热化学方程式:_______ 。
(7)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料: ,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为_______ 。
(1)“即热饭盒”给人们生活带来方便,它可利用下面
A.生石灰和水 B.浓硫酸和水 C.氯化铵和碱石灰
(2)已知:2mol与足量充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量。
①该反应的能量变化可用图
②写出燃烧热的热化学反应方程式:
(3)表中是部分共价键的键能。
共价键 | H-H | N-H | |
键能() | 436 | 946 | 391 |
II.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及其化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(4)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
则M、N相比,较稳定的是
(5)已知的燃烧热为, ,则a
(6)使和通过灼热的炭层,生成HCl和,当有1mol参与反应时释放出145kJ热量,写出该反应生成1mol时的热化学方程式:
(7)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料: ,则反应过程中,每转移1mol电子放出的热量为
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【推荐1】乙醛是一种重要的脂肪族化合物,在工业、农业、医药、食品和饲料添加剂等领域具有非常广泛的应用。目前,常用乙醇脱氢来制备。
I(乙醇氧化脱氢):2CH3CH2OH(g)+O2(g)2CH3CHO(g)+2H2O(g) ∆H1
II(乙醇直接脱氢):CH3CH2OH(g)CH3CHO(g)+H2(g) ∆H2
(1)已知相关共价键的键能数据如表:
∆H1=___________ kJ·mol-1
(2)在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,不能说明反应I(乙醇氧化脱氢)达到平衡状态的是___________ 。(填选项字母)
A、体系压强不再变化 B、v正(CH3CH2OH)=2v逆(O2)
C、混合气体的密度保持不变 D、混合气体平均相对分子质量保持不变
(3)对于反应II(乙醇直接脱氢),T1℃,P1kPa条件下,向一容积可变的密闭容器中,充入2mol乙醇气体,达平衡后乙醇的转化率为50%,容器体积为2L。T1℃,P2 kPa条件下,充入2mol乙醇气体,平衡后乙醇的转化率为60%,此时容器的体积为___________ L。
(4)乙醇直接脱氢反应中Cu基催化剂是最常用的催化剂体系之一、研究者研究了用Cu35Zn25Al43作催化剂时不同温度对乙醇直接脱氢反应性能的影响,图象如图:
最适宜的温度为___________ ;结合图象说明选择该温度的理由___________ 。
(5)乙醇直接脱氢反应中铜基催化剂有失活的缺点。大连物化所的研究者设计了一种多级海胆状结构Cu-MFI-AE催化剂,在乙醇催化中展示了较高的乙醛选择性、稳定性。催化剂表面上反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注。
写出该历程中最大能垒对应步骤的化学方程式___________ 。
I(乙醇氧化脱氢):2CH3CH2OH(g)+O2(g)2CH3CHO(g)+2H2O(g) ∆H1
II(乙醇直接脱氢):CH3CH2OH(g)CH3CHO(g)+H2(g) ∆H2
(1)已知相关共价键的键能数据如表:
共价键 | C-H | O-H | C-O | C=O | O=O | C-C |
键能(kJ·mol-1) | 413 | 462 | 351 | 745 | 497 | 348 |
∆H1=
(2)在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,不能说明反应I(乙醇氧化脱氢)达到平衡状态的是
A、体系压强不再变化 B、v正(CH3CH2OH)=2v逆(O2)
C、混合气体的密度保持不变 D、混合气体平均相对分子质量保持不变
(3)对于反应II(乙醇直接脱氢),T1℃,P1kPa条件下,向一容积可变的密闭容器中,充入2mol乙醇气体,达平衡后乙醇的转化率为50%,容器体积为2L。T1℃,P2 kPa条件下,充入2mol乙醇气体,平衡后乙醇的转化率为60%,此时容器的体积为
(4)乙醇直接脱氢反应中Cu基催化剂是最常用的催化剂体系之一、研究者研究了用Cu35Zn25Al43作催化剂时不同温度对乙醇直接脱氢反应性能的影响,图象如图:
最适宜的温度为
(5)乙醇直接脱氢反应中铜基催化剂有失活的缺点。大连物化所的研究者设计了一种多级海胆状结构Cu-MFI-AE催化剂,在乙醇催化中展示了较高的乙醛选择性、稳定性。催化剂表面上反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注。
写出该历程中最大能垒对应步骤的化学方程式
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解题方法
【推荐2】二甲醚(CH3OCH3)是一种性能优良的汽车燃料,工业上可利用CO和H2来合成二甲醚,发生的反应为:
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-l
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)由CO和H2直接合成CH3OCH3(g)的热化学反应方程式为_______ 。
(2)一定条件下,向恒容容器中充入amolCO和bmolH2,反应1min后,测得不同温度下CO转化率如下表所示。则CO转化率在600K时达到最高的原因是_______ 。
(3)T℃下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入2molCH3OH(g)发生反应II。20min时反应达平衡,测得体系中H2O(g)的体积分数为25%。
①0~20min内,用CH3OH表示的平均反应速率v(CH3OH)=_______ mol·L-1·min-1;T℃下反应的平衡常数K=_______ 。若其他条件不变,向该平衡体系中再充入1molCH3OH和lmolCH3OCH3,则平衡向_______ (填“正”或“逆”)反应方向移动。
②实验测得该反应:v正=k正c2(CH3OH),v逆=k逆c(CH3OCH3)·c(H2O),k正、k逆为速率常数。若改变温度为Tˊ℃,测得平衡时k正=,则Tˊ_______ T(填“大于”或“小于”),判断的理由为_______ 。
(4)不同压强和温度下,将2.0molCO(g)和4.0molH2(g)充入容积为2L的恒温密闭容器中,平衡时体系中二甲醚的物质的量分数变化情况如下图所示,则H2的平衡转化率最大时应选择的条件是_______(填标号)。
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-l
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)由CO和H2直接合成CH3OCH3(g)的热化学反应方程式为
(2)一定条件下,向恒容容器中充入amolCO和bmolH2,反应1min后,测得不同温度下CO转化率如下表所示。则CO转化率在600K时达到最高的原因是
温度/K | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 |
CO转化率 | 22% | 28% | 32% | 40% | 61% | 50% | 18% |
(3)T℃下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入2molCH3OH(g)发生反应II。20min时反应达平衡,测得体系中H2O(g)的体积分数为25%。
①0~20min内,用CH3OH表示的平均反应速率v(CH3OH)=
②实验测得该反应:v正=k正c2(CH3OH),v逆=k逆c(CH3OCH3)·c(H2O),k正、k逆为速率常数。若改变温度为Tˊ℃,测得平衡时k正=,则Tˊ
(4)不同压强和温度下,将2.0molCO(g)和4.0molH2(g)充入容积为2L的恒温密闭容器中,平衡时体系中二甲醚的物质的量分数变化情况如下图所示,则H2的平衡转化率最大时应选择的条件是_______(填标号)。
A.p1、T4 | B.p4、T2 | C.P3、T3 | D.P4、T1 |
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】合成氨工业和硫酸工业的生产工艺流程大致为:
上述合成塔和接触室中的反应分别为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣92.4kJ/mol;
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=﹣196.6kJ/mol
(1)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是___ 。
(2)采用循环操作可以提高原料的利用率,下列工业生产中,采用循环操作的是___ (填写序号)。
①硫酸工业②合成氨工业③硝酸工业④氯碱工业
(3)根据化学平衡移动原理来确定的条件或措施有___ (填写序号)。
①合成氨工业在高压下进行;
②硫酸工业的催化氧化在常压下进行;
③合成氨工业及时将氨液化分离;
④硫酸工业净化后的炉气中含有过量空气;
⑤硫铁矿石加入沸腾炉之前先粉碎;
⑥吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
⑦合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂;
⑧合成氨工业和硫酸工业都用适宜的温度
(4)硫酸工业尾气直接排放到空气中会造成环境污染,其后果主要是__ 。处理硫酸工业尾气的一种常用方法是“氨﹣酸”法,写出这种尾气处理方法的化学方程式___ 。有人研究用Na2SO3作为治理SO2污染的一种新方法,该方法的第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2,第二步是加热吸收溶液,使之重新生成Na2SO3,同时得到含高浓度SO2的水蒸气副产品.这种尾气处理方法与“氨一酸”相比的优点是___ 。
(5)若经净化、干燥处理后进入接触室的气体体积组成是:SO27%,O211%,N282%,从接触室出来的气体中SO3的体积分数为7%,则SO2的转化率为__ (保留三位有效数字)。
上述合成塔和接触室中的反应分别为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣92.4kJ/mol;
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=﹣196.6kJ/mol
(1)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是
(2)采用循环操作可以提高原料的利用率,下列工业生产中,采用循环操作的是
①硫酸工业②合成氨工业③硝酸工业④氯碱工业
(3)根据化学平衡移动原理来确定的条件或措施有
①合成氨工业在高压下进行;
②硫酸工业的催化氧化在常压下进行;
③合成氨工业及时将氨液化分离;
④硫酸工业净化后的炉气中含有过量空气;
⑤硫铁矿石加入沸腾炉之前先粉碎;
⑥吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
⑦合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂;
⑧合成氨工业和硫酸工业都用适宜的温度
(4)硫酸工业尾气直接排放到空气中会造成环境污染,其后果主要是
(5)若经净化、干燥处理后进入接触室的气体体积组成是:SO27%,O211%,N282%,从接触室出来的气体中SO3的体积分数为7%,则SO2的转化率为
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